JP4226715B2 - 表面実装部品搭載機及び電子部品供給方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品供給装置から電子部品を順次供給し、これを吸着ノズルによって吸着し、回路基板の指定位置に搭載する表面実装部品搭載機及びこの表面実装部品搭載機への電子部品供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示されるように、従来の電子部品搭載機１は、紙又はプラスチックシートの孔に電子部品を収納してリール状に巻かれているリール２から、電子部品供給装置３により電子部品を１つずつ供給し、この供給される電子部品を、ヘッド部４により吸着し、且つ回路基板５上に搭載するようにしたものである。
【０００３】
前記ヘッド部４は、ＸＹロボット装置６により回路基板５と平行な平面内でＸＹ方向に移動されるようになっている。
【０００４】
前記ヘッド部４は、図１１に拡大して示されるように、通常２組以上の部品吸着ユニット７、７・・・を機械的インターフェイス部材８を介して、前記ＸＹロボット装置６に支持されている。
【０００５】
前記部品吸着ユニット７は、機械的インターフェイス部材８の表面に固定された構造部材９と、この構造部材９に、鉛直方向の直進ガイド１０によって上下動自在に支持されたブラケット１１と、このブラケット１１に取り付けられ、ボールねじ・ナット１２を介して前記ブラケット１１を上下方向に駆動するモータ１３と、前記ブラケット１１に、鉛直方向の軸１４を介してその下端に支持された吸着ノズル１５と、前記ブラケット１１に取り付けられ、前記軸１４をその軸線廻りに回転させることによって、前記吸着ノズル１５の回転方向の位置決めをするモータ１６と、前記構造部材９に取り付けられ、前記吸着ノズル１５に吸着された電子部品１７の位置を検出するための位置検出器１８と、前記構造部材９に取り付けられ、回路基板５上のマーク認識や電子部品１７を吸着する際のその位置、回路基板５上に搭載した電子部品１７の位置を確認するためのカメラ１９等を備えている。
【０００６】
前記複数の部品吸着ユニット７は、各部品吸着ユニット７におけるそれぞれの吸着ノズル１５間の距離と、前記複数の電子部品供給装置３における電子部品供給先端間の距離とを一致させることによって、同一タイミングで複数の電子部品吸着が可能であり、ＸＹロボット装置６の１回のＸＹ動作毎に、部品吸着ユニット７の数だけ同時に電子部品を回路基板５上に装着して、搭載時間を短縮することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、１つのＸＹロボット装置６に対して、できるだけ多くの部品吸着ユニット７を設ければ、理論的には電子部品の吸着、搭載のサイクルタイムが減少し、生産性が増加することになる。
【０００８】
しかしながら、部品吸着ユニット７の数を増加しても、その増加数に比例して生産性の向上が図れるものでなく、むしろ向上度合いが小さくなっていくという問題点がある。
【０００９】
更に、部品吸着ユニットのユニット数の増加は、ＸＹロボット装置６による移送質量の増加を招き、移動速度や加速度を維持することが困難になり、逆に吸着搭載サイクルタイムを悪化させる場合も生じるという問題点がある。
【００１０】
これに対して、ヘッド部をＸ方向（回路基板移動方向）にのみ移動し、回路基板はこれと直交するＹ方向に移動させるもの、Ｘ方向に２本のビームを設け、これらに別々のヘッド部を設けるようにしたものがある。
【００１１】
しかしながら、前者は、装置の設置面積が大きくなる上に、高速性を発揮できないという問題点がある。又、後者は、電子部品供給装置を前後に配置しなければならず、構造が複雑となり、生産ラインに組み込むためのコストが増大すると共に、装置全体のコストも高いという問題点がある。
【００１２】
又、従来の電子部品搭載機においては、電子部品供給装置は、列状の複数の電子部品を１個ずつ、吸着ノズルによる吸着位置に送り出すためのチップフィーダを、基板搬送方向に複数個並列して配置し、多数の吸着ノズルによって一度に多数の電子部品を吸着できるようにしているが、１種類の基板の生産が終了した後は、前記部品フィーダを、原則として全部入れ替える必要があり、このため次の種類の基板の生産が開始されるまでの間のロスタイムが大きくなってしまうという問題点があった。
【００１３】
特に、前述のように、Ｘ方向に２本のビームを設け、これらに別々のヘッド部を設けるようにした構成では、次の種類の基板生産用の電子部品の段取りに更に多くの時間が必要となってしまうという問題点がある。
【００１４】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構造であって、設置面積、コストを増大したりすることがなく、高速で電子部品搭載をすることができると共に、生産する基板の種類が変わる際に供給する電子部品の段取りに時間がかからないようにした、表面実装部品搭載機及び表面実装部品搭載方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、請求項１のように、基板を搬送領域、位置決め領域、搬出領域の順に搬送、停止させる基板搬送装置と、この基板搬送装置に沿って配置され、電子部品を吸着位置に１個ずつ送り出す部品フィーダを基板搬送方向に複数並列させてなる電子部品供給装置と、各々が電子部品供給装置の部品フィーダから電子部品を受け取り、これを前記位置決め領域に停止している基板へ搭載する複数の吸着ノズル、及び吸着ノズルの角度位置決め装置を含む部品吸着ユニットを備えたヘッド部と、このヘッド部を支持して、前記基板の搬送方向と平行なＸ方向及び直交するＹ方向に移動させるＸＹロボット装置と、を有してなる表面実装部品搭載機において、前記ヘッド部を、Ｙ方向に移動自在の同一のＸ方向ガイドに、各々が独立して摺動自在に支持された複数の移動ユニットから構成し、各移動ユニットは、他の移動ユニットに対して独立してＸ方向に移動自在とされ、且つ、少なくとも１つの部品吸着ユニットを装着してなり、前記位置決め領域は、Ｘ方向に並んで２つ配置され、且つ、これらの位置決め領域のうち一つの位置決め領域が、他の位置決め領域に対してＹ方向に相対的に移動・位置決め可能とされ、前記電子部品供給装置は、前記一つの位置決め領域に対して、Ｙ方向に１又は２基設けられ、且つ、各電子部品供給装置は、前記複数の部品フィーダを並列して装着可能なフィーダマウント、及び、このフィーダマウントを支持する台車を含んで構成され、前記フィーダマウントは、前記部品フィーダが前記吸着ノズルによる電子部品吸着位置となるように、表面実装部品搭載機本体に装着可能であり、且つ、取外し自在として、上記目的を達成するものである。
【００１６】
本方法発明は、表面実装部品搭載機における前記２つの位置決め領域のうち、先行種類の基板への電子部品の搭載を終了した位置決め領域における次種類の基板への電子部品搭載を開始する前に、前記次種類の基板への搭載用の電子部品を供給する全部の部品フィーダを、予め、交換用の台車上のフィーダマウントに装着しておき、このフィーダマウント及び台車を含む電子部品供給装置を、電子部品搭載が終了した位置決め領域用の電子部品供給装置と交換して表面実装部品搭載機本体に装着することを特徴とする電子部品供給方法により、上記目的を達成するものである。
【００１７】
この発明においては、ヘッド部を構成する２つの移動ユニットが同一のＸ方向ガイドに各々独立して摺動自在に支持され、且つ、一つの位置決め領域が、他の位置決め領域に対して相対的にＹ方向に独立して移動自在とされているので、２枚の基板に同時に電子部品を搭載する際に、２枚の基板間のＸ方向及びＹ方向位置のずれを容易に補正して、高速で電子部品を搭載することができる。生産する基板の種類の変更に際しては、予め交換用のフィーダマウントに装着された全部の部品フィーダを含む電子部品供給装置を、生産の終了した基板用の電子部品供給装置と一括して交換することにより、供給する電子部品の段取り時間を大幅に短縮させることができる。
【００１８】
又、移動ユニットは、同一のガイドに支持されているので、装置を複雑且つ大型化したりすることがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態の例に係る電子部品搭載機２０は、図１に示されるように、基板２２Ａ、２２Ｂを一方向（Ｘ方向）に搬送、停止させる基板搬送装置２４と、この基板搬送装置２４に沿って、その両側に配置され、電子部品を順次供給する電子部品供給装置２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂと、各々が前記電子部品供給装置２６Ａと２７Ａ、２６Ｂと２７Ｂから電子部品を受け取り、これを基板２２上へ搭載する２個の移動ユニット２８Ａ、２８Ｂと、これら移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを前記基板２２の搬送方向と平行なＸ方向に摺動自在に支持するＸ方向ガイド３０を備えると共に、このＸ方向ガイド３０をこれと直交するＹ方向に駆動するようにされたＸＹロボット装置３２と、を備えて構成されている。
【００２１】
前記各移動ユニット２８Ａ、２８Ｂは、各々前記図１に示されると同様の部品吸着ユニット３４を３個及びカメラ３６を１個備えている（位置検出器は図示省略）。又、移動ユニット２８Ａ、２８Ｂは、機械的インターフェース部材となるプレート２９Ａ、２９Ｂ（図３参照）を介してＸガイド３０に支持されている。
【００２２】
前記基板搬送装置２４は、図２に拡大して示されるように、基板搬送方向に順次、基板搬入領域２４Ａ、第２位置決め領域２４Ｂ、第１位置決め領域２４Ｃ、及び、基板搬出領域２４Ｄを有し、各々に独立して基板２２を搬送し且つ停止させることができるコンベア２５Ａ〜２５Ｄを備えている。
【００２３】
前記第１及び第２位置決め領域２４Ｃ、２４Ｂは、ここに基板２２Ａ、２２Ｂを搬入停止したとき、前記２つの移動ユニット２８Ａ、２８Ｂから電子部品を搭載できる状態となるようにされている。
【００２４】
前記第１位置決め領域２４Ｃ全体は、図１、図２に示されるように、コンベア２５Ｃを支持する断面Ｕ字形状のフレーム３８が、Ｙ方向の直進ガイド４０によって水平且つＹ方向に移動自在に支持され、更に、Ｙモータ４２によって、ボールねじ４２Ａを介して前記直進ガイド４０に沿ってＹ方向に移動できるようにされている。
【００２５】
図１の符号４４Ａ、４４Ｂは、前記移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを、ベルト４６Ａ、４６Ｂを介してそれぞれ、Ｘ方向ガイド３０に沿って独立に駆動するためのモータを示す。
【００２６】
前記Ｘ方向ガイド３０を支持するＸ方向梁部材３１の軸方向両端は、前記モータ４４Ａ、４４Ｂと共に、ＸＹロボット装置３２におけるＹ方向ガイド４８上にＹ方向に摺動自在に支持され、モータ（図示省略）により、Ｙ方向に移動自在とされている。
【００２７】
前記各移動ユニット２８Ａ、２８Ｂ上の部品吸着ユニット３４は、各々、図１１に示されると同様のモータにより鉛直軸線廻りの回転角度が位置決めされる吸着ノズル５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ及び５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂ（図３参照）を備えている。
【００２８】
前記電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａは、前記第１位置決め領域２４Ｃの両側に配置され、移動ユニット２８Ａはこれら電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａから電子部品を吸着して第１位置決め領域２４Ｃに位置決めされている基板２２Ａ上に電子部品を搭載するようにされている。
【００２９】
同様に、前記電子部品供給装置２６Ｂ、２７Ｂは、第２位置決め領域２４Ｂの両側に配置されていて、移動ユニット２８Ｂはこれら電子部品供給装置２６Ｂ、２７Ｂから電子部品を吸着して第２位置決め領域２４Ｂに位置決め停止されている基板２２Ｂ上に搭載するようにされている。
【００３０】
次に、前記電子部品供給装置２６Ａ〜２７Ｂについて説明するが、これらの構成は同一であるので、電子部品供給装置２６Ｂについてのみ説明し、他の説明は省略するものとする。
【００３１】
電子部品供給装置２６Ｂは、図２に拡大して示されるように、複数の部品フィーダを基板搬送方向に並列して装着可能なフィーダマウント５８を有し、このフィーダマウント５８は台車６０により支持され、電子部品搭載機本体に対して装着且つ取外し可能とされている。なお、他の電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａ、２７Ｂも同様にフィーダマウント５８、台車６０を含んで構成されているが、図示は省略している。
【００３２】
前記部品フィーダ５６は、いわゆるチップフィーダと称されるものであり、電子部品を列状に搬送する搬送手段（図示省略）を有し、先端から前記吸着ノズルにより吸着可能な位置に電子部品を１個ずつ送り出すようにされたものであって、１つの電子部品供給装置２６Ｂにおいては、前記移動ユニット２８Ｂにおける吸着ノズル５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂと同数又はこれ以上の数がフィーダマウント５８に着脱自在に取り付けられている。
【００３３】
従って、図２に示されるように、予備の電子部品供給装置２６ｂにおけるフィーダマウント５８に、次の種類の基板用の電子部品のための部品フィーダ５６を予め装着しておき、これを、電子部品搭載機２０の本体に装着されている電子部品供給装置２６Ｂと交換することによって、複数の部品フィーダ５６を一度に短時間で交換することができる。
【００３４】
次に、上記電子部品搭載機２０により、基板２２Ａ、２２Ｂ上に電子部品を搭載する工程について、図４〜図９を参照して詳細に説明する。
【００３５】
まず、図４に示されるように、ステップ１０１において、基板２２Ａ、２２Ｂを基板搬入領域２４Ａから基板搬送装置２４内に装入する。
【００３６】
次に、ステップ１０２において、先行する基板２２Ａを第１位置決め領域２４Ｃに位置決め停止させ、ステップ１０３において、後行基板２２Ｂを第２位置決め領域２４Ｂに搬送・位置決めする。
【００３７】
このとき、ステップ１０４において、カメラ３６により、基板２２Ａ、２２Ｂの装着姿勢を計測する。
【００３８】
ステップ１０５に進み、ＸＹロボット装置３２により、移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを電子部品供給装置２６のピックポジション上部に移動させる。
【００３９】
次に、ステップ１０６において、前記吸着ノズル５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ及び５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂにより、電子部品５１Ａ、５３Ａ、５５Ａ及び５１Ｂ、５３Ｂ、５５Ｂをそれぞれ同時に吸着する。
【００４０】
吸着された電子部品は、ほとんどの場合、例えば図６に示されるように、ノズルの中心に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、回転方向にずれて吸着されているので、これを補正しなければならない。なお、前記吸着ノズル５０Ａと５０Ｂ、５２Ａと５２Ｂ、５４Ａと５４Ｂは、各々Ｙ方向の座標が同一である。
【００４１】
前記補正に先立って、ステップ１０７に進み、前記位置検出器により各電子部品のＸＹ方向の位置、回転方向の姿勢を検出し、次に、ステップ１０８〜１１２において、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂにより、前記電子部品５１Ａ、５１Ｂを、基板２２Ａ、２２Ｂに同時に搭載できるように、各電子部品のずれ量を補正するとともに、電子部品５１Ａ、５１Ｂの角度が指定搭載角度となるよう補正する。なお、これらの補正は、実際は同時に並行して行われる。
【００４２】
前記補正の過程を詳細に説明すると、まず、ステップ１０８では、基板２２Ａ上の電子部品５１Ａ、及び、基板２２Ｂ上の電子部品５１Ｂのそれぞれの搭載座標（図６〜９では搭載位置Ａ、Ｂで示す）との距離、前記位置検出器により得られたこれらの電子部品５１Ａ、５１Ｂの吸着姿勢により、電子部品５１Ａ、５１Ｂの搭載位置に対するＸ方向、Ｙ方向、及び回転方向のずれを計算する。
【００４３】
次に、ステップ１０９（以下最終ステップまで図５参照）において、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂの回転角度を補正することによって、電子部品５１Ａ、５１Ｂの角度が指定搭載角度となるようにする（図７参照）。
【００４４】
ステップ１１０において、移動ユニット２８Ａ、及び、移動ユニット２８Ｂを、それぞれのノズルが吸着した電子部品５１Ａと５１Ｂと基板２２Ａ、２２Ｂにおけるこれらの搭載位置に対するＸ方向のずれ量δＸA、δＸB（図７参照）を補正するように、ＸＹロボット装置３２により、移動ユニット２８Ａ、及び、２８Ｂを、その機械的インターフェイス部材となるプレート２９Ａ、２９Ｂを介して駆動してＸ方向の位置決めをする（図８参照）。
【００４５】
次に、ステップ１１１において、前記電子部品５１ＢとそのＹ方向搭載座標の差δＹB、電子部品５１Ａと５１Ｂの吸着時におけるＹ方向の差δＹCを求め、ステップ１１２において、ＸＹロボット装置３２により、移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを、Ｙ方向にδＹB移動させ、前記電子部品５１ＢとそのＹ方向搭載座標を一致させる。同時に、フレーム３８を含む第１位置決め領域２４Ｃを基板２２Ａとともに、Ｙモータ４２によって、Ｙ方向にδＹC移動させ、前記電子部品５１ＡとそのＹ方向搭載座標を一致させる（図９参照）。
【００４６】
ステップ１１３に進み、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂにより、前記電子部品５１Ａ、５１Ｂを、基板２２Ａ、２２Ｂに同時に搭載する。
【００４７】
ステップ１１４では、他の電子部品５３Ａ、５３Ｂ及び５５Ａ、５５Ｂについてそれぞれ、前記ステップ１０８〜１１３を繰り返す。
【００４８】
更に、ステップ１１５では、全電子部品搭載まで、前記ステップ１０５〜１１４まで繰り返す。
【００４９】
全電子部品搭載後に、ステップ１１６において、基板２２Ａ、２２Ｂを、基板搬出領域２４Ｄを経て搬出を開始すると共に、次の基板に種類の変更があれば、電子部品供給装置２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂのいずれか又は全部を予めライン外で準備しておいた交換用の電子部品供給装置と交換し、次にステップ１０１に戻る。
【００５０】
このとき、第１位置決め領域２４Ｃに搬入される次の基板が種類の変更がなく、且つ第２位置決め領域２４Ｂに搬入される次の基板２２Ｂに種類の変更があった場合は、第２位置決め領域２４Ｂに対応する電子部品供給装置２６Ｂ、２７Ｂのみを交換し、更に次の基板の搬入時に、第１位置決め領域２４Ｃにおける電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａを交換する。
【００５１】
なお、上記実施の形態の例において、移動ユニットは２個のみ設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、３個以上であってもよい。又、各移動ユニットにおける部品吸着ユニットの数も３個に限定されず、少なくとも１個あればよい。
【００５２】
又、前記電子部品供給装置は、一つの位置決め領域に対してその両側に配置されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば電子部品供給装置２６Ａ、２６Ｂのみの片側としてもよい。
【００５３】
又、前記基板搬送装置において、位置決め領域と前記移動ユニットの数は同数設けているが、本発明はこれに限定されるものでなく、両者の数は異なっていてもよい。
【００５４】
又、上記実施の形態の例において、２つの基板２２Ａ、２２Ｂに対して、同時に同一の部品を同期して順次搭載していくようにされているが、本発明はこれに限定されるものでなく、先行、後行基板上の部品搭載を基板進行方向に半分ずつ移動ユニット２８Ａ、２８Ｂで負担して搭載するようにしてもよい。
【００５５】
具体的には、例えば、移動ユニット２８Ａでは、基板２２Ａ、２２Ｂ上の、進行方向前半部上の電子部品を搭載し、移動ユニット２８Ｂによって、基板２２Ａ、２２Ｂの移動方向後半部の電子部品を搭載するようにしてもよい。
【００５６】
更に、前記ＸＹロボット装置３２はモータにより駆動されるが、このモータにはリニアモータも含まれるものとする。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、簡単な構成で、２枚の基板上に電子部品を同時に高速で搭載することができると共に、基板の種類を変更する場合に、供給する電子部品を迅速に交換してロスタイムを低減させることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例に係る電子部品搭載機を示す斜視図
【図２】同電子部品搭載機における基板搬送装置を拡大して示す斜視図
【図３】ヘッド部と基板との関係を示す斜視図
【図４】同電子部品搭載機による電子部品搭載工程の前半を示すフローチャート
【図５】同搭載工程の後半を示すフローチャート
【図６】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品吸着時における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図７】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品の回転角度補正後における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図８】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品のＸ方向位置補正後における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図９】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品位置補正終了時における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図１０】従来の電子部品搭載機の概略を示す斜視図
【図１１】同従来の電子部品搭載機におけるヘッド部を拡大して示す斜視図
【符号の説明】
２０…電子部品搭載機
２２…基板
２４…基板搬送装置
２４Ａ…基板搬入領域
２４Ｂ…第２位置決め領域
２４Ｃ…第１位置決め領域
２４Ｄ…基板搬出領域
２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ…電子部品供給装置
２８Ａ、２８Ｂ…移動ユニット
３０…Ｘ方向ガイド
３１…Ｘ方向梁部材
３２…ＸＹロボット装置
３４…部品吸着ユニット
３６…カメラ
３８…フレーム
４０…直進ガイド
４２…Ｙモータ
４４Ａ、４４Ｂ…モータ
５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ…吸着ノズル
５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂ…吸着ノズル
４６Ａ、４６Ｂ…ベルト
５６…部品フィーダ
５８…フィーダマウント
６０…台車
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子部品供給装置から電子部品を順次供給し、これを吸着ノズルによって吸着し、回路基板の指定位置に搭載する表面実装部品搭載機及びこの表面実装部品搭載機への電子部品供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に示されるように、従来の電子部品搭載機１は、紙又はプラスチックシートの孔に電子部品を収納してリール状に巻かれているリール２から、電子部品供給装置３により電子部品を１つずつ供給し、この供給される電子部品を、ヘッド部４により吸着し、且つ回路基板５上に搭載するようにしたものである。
【０００３】
前記ヘッド部４は、ＸＹロボット装置６により回路基板５と平行な平面内でＸＹ方向に移動されるようになっている。
【０００４】
前記ヘッド部４は、図１１に拡大して示されるように、通常２組以上の部品吸着ユニット７、７・・・を機械的インターフェイス部材８を介して、前記ＸＹロボット装置６に支持されている。
【０００５】
前記部品吸着ユニット７は、機械的インターフェイス部材８の表面に固定された構造部材９と、この構造部材９に、鉛直方向の直進ガイド１０によって上下動自在に支持されたブラケット１１と、このブラケット１１に取り付けられ、ボールねじ・ナット１２を介して前記ブラケット１１を上下方向に駆動するモータ１３と、前記ブラケット１１に、鉛直方向の軸１４を介してその下端に支持された吸着ノズル１５と、前記ブラケット１１に取り付けられ、前記軸１４をその軸線廻りに回転させることによって、前記吸着ノズル１５の回転方向の位置決めをするモータ１６と、前記構造部材９に取り付けられ、前記吸着ノズル１５に吸着された電子部品１７の位置を検出するための位置検出器１８と、前記構造部材９に取り付けられ、回路基板５上のマーク認識や電子部品１７を吸着する際のその位置、回路基板５上に搭載した電子部品１７の位置を確認するためのカメラ１９等を備えている。
【０００６】
前記複数の部品吸着ユニット７は、各部品吸着ユニット７におけるそれぞれの吸着ノズル１５間の距離と、前記複数の電子部品供給装置３における電子部品供給先端間の距離とを一致させることによって、同一タイミングで複数の電子部品吸着が可能であり、ＸＹロボット装置６の１回のＸＹ動作毎に、部品吸着ユニット７の数だけ同時に電子部品を回路基板５上に装着して、搭載時間を短縮することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、１つのＸＹロボット装置６に対して、できるだけ多くの部品吸着ユニット７を設ければ、理論的には電子部品の吸着、搭載のサイクルタイムが減少し、生産性が増加することになる。
【０００８】
しかしながら、部品吸着ユニット７の数を増加しても、その増加数に比例して生産性の向上が図れるものでなく、むしろ向上度合いが小さくなっていくという問題点がある。
【０００９】
更に、部品吸着ユニットのユニット数の増加は、ＸＹロボット装置６による移送質量の増加を招き、移動速度や加速度を維持することが困難になり、逆に吸着搭載サイクルタイムを悪化させる場合も生じるという問題点がある。
【００１０】
これに対して、ヘッド部をＸ方向（回路基板移動方向）にのみ移動し、回路基板はこれと直交するＹ方向に移動させるもの、Ｘ方向に２本のビームを設け、これらに別々のヘッド部を設けるようにしたものがある。
【００１１】
しかしながら、前者は、装置の設置面積が大きくなる上に、高速性を発揮できないという問題点がある。又、後者は、電子部品供給装置を前後に配置しなければならず、構造が複雑となり、生産ラインに組み込むためのコストが増大すると共に、装置全体のコストも高いという問題点がある。
【００１２】
又、従来の電子部品搭載機においては、電子部品供給装置は、列状の複数の電子部品を１個ずつ、吸着ノズルによる吸着位置に送り出すためのチップフィーダを、基板搬送方向に複数個並列して配置し、多数の吸着ノズルによって一度に多数の電子部品を吸着できるようにしているが、１種類の基板の生産が終了した後は、前記部品フィーダを、原則として全部入れ替える必要があり、このため次の種類の基板の生産が開始されるまでの間のロスタイムが大きくなってしまうという問題点があった。
【００１３】
特に、前述のように、Ｘ方向に２本のビームを設け、これらに別々のヘッド部を設けるようにした構成では、次の種類の基板生産用の電子部品の段取りに更に多くの時間が必要となってしまうという問題点がある。
【００１４】
この発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、簡単な構造であって、設置面積、コストを増大したりすることがなく、高速で電子部品搭載をすることができると共に、生産する基板の種類が変わる際に供給する電子部品の段取りに時間がかからないようにした、表面実装部品搭載機及び表面実装部品搭載方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、請求項１のように、基板を搬送領域、位置決め領域、搬出領域の順に搬送、停止させる基板搬送装置と、この基板搬送装置に沿って配置され、電子部品を吸着位置に１個ずつ送り出す部品フィーダを基板搬送方向に複数並列させてなる電子部品供給装置と、各々が電子部品供給装置の部品フィーダから電子部品を受け取り、これを前記位置決め領域に停止している基板へ搭載する複数の吸着ノズル、及び吸着ノズルの角度位置決め装置を含む部品吸着ユニットを備えたヘッド部と、このヘッド部を支持して、前記基板の搬送方向と平行なＸ方向及び直交するＹ方向に移動させるＸＹロボット装置と、を有してなる表面実装部品搭載機において、前記ヘッド部を、Ｙ方向に移動自在の同一のＸ方向ガイドに、各々が独立して摺動自在に支持された複数の移動ユニットから構成し、各移動ユニットは、他の移動ユニットに対して独立してＸ方向に移動自在とされ、且つ、少なくとも１つの部品吸着ユニットを装着してなり、前記位置決め領域は、Ｘ方向に並んで２つ配置され、且つ、これらの位置決め領域のうち一つの位置決め領域が、他の位置決め領域に対してＹ方向に相対的に移動・位置決め可能とされ、前記電子部品供給装置は、前記一つの位置決め領域に対して、Ｙ方向に１又は２基設けられ、且つ、各電子部品供給装置は、前記複数の部品フィーダを並列して装着可能なフィーダマウント、及び、このフィーダマウントを支持する台車を含んで構成され、前記フィーダマウントは、前記部品フィーダが前記吸着ノズルによる電子部品吸着位置となるように、表面実装部品搭載機本体に装着可能であり、且つ、取外し自在として、上記目的を達成するものである。
【００１６】
本方法発明は、表面実装部品搭載機における前記２つの位置決め領域のうち、先行種類の基板への電子部品の搭載を終了した位置決め領域における次種類の基板への電子部品搭載を開始する前に、前記次種類の基板への搭載用の電子部品を供給する全部の部品フィーダを、予め、交換用の台車上のフィーダマウントに装着しておき、このフィーダマウント及び台車を含む電子部品供給装置を、電子部品搭載が終了した位置決め領域用の電子部品供給装置と交換して表面実装部品搭載機本体に装着することを特徴とする電子部品供給方法により、上記目的を達成するものである。
【００１７】
この発明においては、ヘッド部を構成する２つの移動ユニットが同一のＸ方向ガイドに各々独立して摺動自在に支持され、且つ、一つの位置決め領域が、他の位置決め領域に対して相対的にＹ方向に独立して移動自在とされているので、２枚の基板に同時に電子部品を搭載する際に、２枚の基板間のＸ方向及びＹ方向位置のずれを容易に補正して、高速で電子部品を搭載することができる。生産する基板の種類の変更に際しては、予め交換用のフィーダマウントに装着された全部の部品フィーダを含む電子部品供給装置を、生産の終了した基板用の電子部品供給装置と一括して交換することにより、供給する電子部品の段取り時間を大幅に短縮させることができる。
【００１８】
又、移動ユニットは、同一のガイドに支持されているので、装置を複雑且つ大型化したりすることがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態の例に係る電子部品搭載機２０は、図１に示されるように、基板２２Ａ、２２Ｂを一方向（Ｘ方向）に搬送、停止させる基板搬送装置２４と、この基板搬送装置２４に沿って、その両側に配置され、電子部品を順次供給する電子部品供給装置２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂと、各々が前記電子部品供給装置２６Ａと２７Ａ、２６Ｂと２７Ｂから電子部品を受け取り、これを基板２２上へ搭載する２個の移動ユニット２８Ａ、２８Ｂと、これら移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを前記基板２２の搬送方向と平行なＸ方向に摺動自在に支持するＸ方向ガイド３０を備えると共に、このＸ方向ガイド３０をこれと直交するＹ方向に駆動するようにされたＸＹロボット装置３２と、を備えて構成されている。
【００２１】
前記各移動ユニット２８Ａ、２８Ｂは、各々前記図１に示されると同様の部品吸着ユニット３４を３個及びカメラ３６を１個備えている（位置検出器は図示省略）。又、移動ユニット２８Ａ、２８Ｂは、機械的インターフェース部材となるプレート２９Ａ、２９Ｂ（図３参照）を介してＸガイド３０に支持されている。
【００２２】
前記基板搬送装置２４は、図２に拡大して示されるように、基板搬送方向に順次、基板搬入領域２４Ａ、第２位置決め領域２４Ｂ、第１位置決め領域２４Ｃ、及び、基板搬出領域２４Ｄを有し、各々に独立して基板２２を搬送し且つ停止させることができるコンベア２５Ａ〜２５Ｄを備えている。
【００２３】
前記第１及び第２位置決め領域２４Ｃ、２４Ｂは、ここに基板２２Ａ、２２Ｂを搬入停止したとき、前記２つの移動ユニット２８Ａ、２８Ｂから電子部品を搭載できる状態となるようにされている。
【００２４】
前記第１位置決め領域２４Ｃ全体は、図１、図２に示されるように、コンベア２５Ｃを支持する断面Ｕ字形状のフレーム３８が、Ｙ方向の直進ガイド４０によって水平且つＹ方向に移動自在に支持され、更に、Ｙモータ４２によって、ボールねじ４２Ａを介して前記直進ガイド４０に沿ってＹ方向に移動できるようにされている。
【００２５】
図１の符号４４Ａ、４４Ｂは、前記移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを、ベルト４６Ａ、４６Ｂを介してそれぞれ、Ｘ方向ガイド３０に沿って独立に駆動するためのモータを示す。
【００２６】
前記Ｘ方向ガイド３０を支持するＸ方向梁部材３１の軸方向両端は、前記モータ４４Ａ、４４Ｂと共に、ＸＹロボット装置３２におけるＹ方向ガイド４８上にＹ方向に摺動自在に支持され、モータ（図示省略）により、Ｙ方向に移動自在とされている。
【００２７】
前記各移動ユニット２８Ａ、２８Ｂ上の部品吸着ユニット３４は、各々、図１１に示されると同様のモータにより鉛直軸線廻りの回転角度が位置決めされる吸着ノズル５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ及び５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂ（図３参照）を備えている。
【００２８】
前記電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａは、前記第１位置決め領域２４Ｃの両側に配置され、移動ユニット２８Ａはこれら電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａから電子部品を吸着して第１位置決め領域２４Ｃに位置決めされている基板２２Ａ上に電子部品を搭載するようにされている。
【００２９】
同様に、前記電子部品供給装置２６Ｂ、２７Ｂは、第２位置決め領域２４Ｂの両側に配置されていて、移動ユニット２８Ｂはこれら電子部品供給装置２６Ｂ、２７Ｂから電子部品を吸着して第２位置決め領域２４Ｂに位置決め停止されている基板２２Ｂ上に搭載するようにされている。
【００３０】
次に、前記電子部品供給装置２６Ａ〜２７Ｂについて説明するが、これらの構成は同一であるので、電子部品供給装置２６Ｂについてのみ説明し、他の説明は省略するものとする。
【００３１】
電子部品供給装置２６Ｂは、図２に拡大して示されるように、複数の部品フィーダを基板搬送方向に並列して装着可能なフィーダマウント５８を有し、このフィーダマウント５８は台車６０により支持され、電子部品搭載機本体に対して装着且つ取外し可能とされている。なお、他の電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａ、２７Ｂも同様にフィーダマウント５８、台車６０を含んで構成されているが、図示は省略している。
【００３２】
前記部品フィーダ５６は、いわゆるチップフィーダと称されるものであり、電子部品を列状に搬送する搬送手段（図示省略）を有し、先端から前記吸着ノズルにより吸着可能な位置に電子部品を１個ずつ送り出すようにされたものであって、１つの電子部品供給装置２６Ｂにおいては、前記移動ユニット２８Ｂにおける吸着ノズル５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂと同数又はこれ以上の数がフィーダマウント５８に着脱自在に取り付けられている。
【００３３】
従って、図２に示されるように、予備の電子部品供給装置２６ｂにおけるフィーダマウント５８に、次の種類の基板用の電子部品のための部品フィーダ５６を予め装着しておき、これを、電子部品搭載機２０の本体に装着されている電子部品供給装置２６Ｂと交換することによって、複数の部品フィーダ５６を一度に短時間で交換することができる。
【００３４】
次に、上記電子部品搭載機２０により、基板２２Ａ、２２Ｂ上に電子部品を搭載する工程について、図４〜図９を参照して詳細に説明する。
【００３５】
まず、図４に示されるように、ステップ１０１において、基板２２Ａ、２２Ｂを基板搬入領域２４Ａから基板搬送装置２４内に装入する。
【００３６】
次に、ステップ１０２において、先行する基板２２Ａを第１位置決め領域２４Ｃに位置決め停止させ、ステップ１０３において、後行基板２２Ｂを第２位置決め領域２４Ｂに搬送・位置決めする。
【００３７】
このとき、ステップ１０４において、カメラ３６により、基板２２Ａ、２２Ｂの装着姿勢を計測する。
【００３８】
ステップ１０５に進み、ＸＹロボット装置３２により、移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを電子部品供給装置２６のピックポジション上部に移動させる。
【００３９】
次に、ステップ１０６において、前記吸着ノズル５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ及び５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂにより、電子部品５１Ａ、５３Ａ、５５Ａ及び５１Ｂ、５３Ｂ、５５Ｂをそれぞれ同時に吸着する。
【００４０】
吸着された電子部品は、ほとんどの場合、例えば図６に示されるように、ノズルの中心に対して、Ｘ方向、Ｙ方向、及び、回転方向にずれて吸着されているので、これを補正しなければならない。なお、前記吸着ノズル５０Ａと５０Ｂ、５２Ａと５２Ｂ、５４Ａと５４Ｂは、各々Ｙ方向の座標が同一である。
【００４１】
前記補正に先立って、ステップ１０７に進み、前記位置検出器により各電子部品のＸＹ方向の位置、回転方向の姿勢を検出し、次に、ステップ１０８〜１１２において、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂにより、前記電子部品５１Ａ、５１Ｂを、基板２２Ａ、２２Ｂに同時に搭載できるように、各電子部品のずれ量を補正するとともに、電子部品５１Ａ、５１Ｂの角度が指定搭載角度となるよう補正する。なお、これらの補正は、実際は同時に並行して行われる。
【００４２】
前記補正の過程を詳細に説明すると、まず、ステップ１０８では、基板２２Ａ上の電子部品５１Ａ、及び、基板２２Ｂ上の電子部品５１Ｂのそれぞれの搭載座標（図６〜９では搭載位置Ａ、Ｂで示す）との距離、前記位置検出器により得られたこれらの電子部品５１Ａ、５１Ｂの吸着姿勢により、電子部品５１Ａ、５１Ｂの搭載位置に対するＸ方向、Ｙ方向、及び回転方向のずれを計算する。
【００４３】
次に、ステップ１０９（以下最終ステップまで図５参照）において、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂの回転角度を補正することによって、電子部品５１Ａ、５１Ｂの角度が指定搭載角度となるようにする（図７参照）。
【００４４】
ステップ１１０において、移動ユニット２８Ａ、及び、移動ユニット２８Ｂを、それぞれのノズルが吸着した電子部品５１Ａと５１Ｂと基板２２Ａ、２２Ｂにおけるこれらの搭載位置に対するＸ方向のずれ量δＸA、δＸB（図７参照）を補正するように、ＸＹロボット装置３２により、移動ユニット２８Ａ、及び、２８Ｂを、その機械的インターフェイス部材となるプレート２９Ａ、２９Ｂを介して駆動してＸ方向の位置決めをする（図８参照）。
【００４５】
次に、ステップ１１１において、前記電子部品５１ＢとそのＹ方向搭載座標の差δＹB、電子部品５１Ａと５１Ｂの吸着時におけるＹ方向の差δＹCを求め、ステップ１１２において、ＸＹロボット装置３２により、移動ユニット２８Ａ、２８Ｂを、Ｙ方向にδＹB移動させ、前記電子部品５１ＢとそのＹ方向搭載座標を一致させる。同時に、フレーム３８を含む第１位置決め領域２４Ｃを基板２２Ａとともに、Ｙモータ４２によって、Ｙ方向にδＹC移動させ、前記電子部品５１ＡとそのＹ方向搭載座標を一致させる（図９参照）。
【００４６】
ステップ１１３に進み、吸着ノズル５０Ａ、５０Ｂにより、前記電子部品５１Ａ、５１Ｂを、基板２２Ａ、２２Ｂに同時に搭載する。
【００４７】
ステップ１１４では、他の電子部品５３Ａ、５３Ｂ及び５５Ａ、５５Ｂについてそれぞれ、前記ステップ１０８〜１１３を繰り返す。
【００４８】
更に、ステップ１１５では、全電子部品搭載まで、前記ステップ１０５〜１１４まで繰り返す。
【００４９】
全電子部品搭載後に、ステップ１１６において、基板２２Ａ、２２Ｂを、基板搬出領域２４Ｄを経て搬出を開始すると共に、次の基板に種類の変更があれば、電子部品供給装置２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂのいずれか又は全部を予めライン外で準備しておいた交換用の電子部品供給装置と交換し、次にステップ１０１に戻る。
【００５０】
このとき、第１位置決め領域２４Ｃに搬入される次の基板が種類の変更がなく、且つ第２位置決め領域２４Ｂに搬入される次の基板２２Ｂに種類の変更があった場合は、第２位置決め領域２４Ｂに対応する電子部品供給装置２６Ｂ、２７Ｂのみを交換し、更に次の基板の搬入時に、第１位置決め領域２４Ｃにおける電子部品供給装置２６Ａ、２７Ａを交換する。
【００５１】
なお、上記実施の形態の例において、移動ユニットは２個のみ設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、３個以上であってもよい。又、各移動ユニットにおける部品吸着ユニットの数も３個に限定されず、少なくとも１個あればよい。
【００５２】
又、前記電子部品供給装置は、一つの位置決め領域に対してその両側に配置されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば電子部品供給装置２６Ａ、２６Ｂのみの片側としてもよい。
【００５３】
又、前記基板搬送装置において、位置決め領域と前記移動ユニットの数は同数設けているが、本発明はこれに限定されるものでなく、両者の数は異なっていてもよい。
【００５４】
又、上記実施の形態の例において、２つの基板２２Ａ、２２Ｂに対して、同時に同一の部品を同期して順次搭載していくようにされているが、本発明はこれに限定されるものでなく、先行、後行基板上の部品搭載を基板進行方向に半分ずつ移動ユニット２８Ａ、２８Ｂで負担して搭載するようにしてもよい。
【００５５】
具体的には、例えば、移動ユニット２８Ａでは、基板２２Ａ、２２Ｂ上の、進行方向前半部上の電子部品を搭載し、移動ユニット２８Ｂによって、基板２２Ａ、２２Ｂの移動方向後半部の電子部品を搭載するようにしてもよい。
【００５６】
更に、前記ＸＹロボット装置３２はモータにより駆動されるが、このモータにはリニアモータも含まれるものとする。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成したので、簡単な構成で、２枚の基板上に電子部品を同時に高速で搭載することができると共に、基板の種類を変更する場合に、供給する電子部品を迅速に交換してロスタイムを低減させることができるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例に係る電子部品搭載機を示す斜視図
【図２】同電子部品搭載機における基板搬送装置を拡大して示す斜視図
【図３】ヘッド部と基板との関係を示す斜視図
【図４】同電子部品搭載機による電子部品搭載工程の前半を示すフローチャート
【図５】同搭載工程の後半を示すフローチャート
【図６】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品吸着時における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図７】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品の回転角度補正後における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図８】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品のＸ方向位置補正後における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図９】同電子部品搭載機により電子部品を搭載する際の、電子部品位置補正終了時における基板及び電子部品の位置関係を示す平面図
【図１０】従来の電子部品搭載機の概略を示す斜視図
【図１１】同従来の電子部品搭載機におけるヘッド部を拡大して示す斜視図
【符号の説明】
２０…電子部品搭載機
２２…基板
２４…基板搬送装置
２４Ａ…基板搬入領域
２４Ｂ…第２位置決め領域
２４Ｃ…第１位置決め領域
２４Ｄ…基板搬出領域
２６Ａ、２６Ｂ、２７Ａ、２７Ｂ…電子部品供給装置
２８Ａ、２８Ｂ…移動ユニット
３０…Ｘ方向ガイド
３１…Ｘ方向梁部材
３２…ＸＹロボット装置
３４…部品吸着ユニット
３６…カメラ
３８…フレーム
４０…直進ガイド
４２…Ｙモータ
４４Ａ、４４Ｂ…モータ
５０Ａ、５２Ａ、５４Ａ…吸着ノズル
５０Ｂ、５２Ｂ、５４Ｂ…吸着ノズル
４６Ａ、４６Ｂ…ベルト
５６…部品フィーダ
５８…フィーダマウント
６０…台車
Claims (2)
- 基板を搬送領域、位置決め領域、搬出領域の順に搬送、停止させる基板搬送装置と、この基板搬送装置に沿って配置され、電子部品を吸着位置に１個ずつ送り出す部品フィーダを基板搬送方向に複数並列させてなる電子部品供給装置と、各々が電子部品供給装置の部品フィーダから電子部品を受け取り、これを前記位置決め領域に停止している基板へ搭載する複数の吸着ノズル、及び吸着ノズルの角度位置決め装置を含む部品吸着ユニットを備えたヘッド部と、このヘッド部を支持して、前記基板の搬送方向と平行なＸ方向及び直交するＹ方向に移動させるＸＹロボット装置と、を有してなる表面実装部品搭載機において、
前記ヘッド部を、Ｙ方向に移動自在の同一のＸ方向ガイドに、各々が独立して摺動自在に支持された複数の移動ユニットから構成し、各移動ユニットは、他の移動ユニットに対して独立してＸ方向に移動自在とされ、且つ、少なくとも１つの部品吸着ユニットを装着してなり、前記位置決め領域は、Ｘ方向に並んで２つ配置され、且つ、これらの位置決め領域のうち一つの位置決め領域が、他の位置決め領域に対してＹ方向に相対的に移動・位置決め可能とされ、前記電子部品供給装置は、前記一つの位置決め領域に対して、Ｙ方向に１又は２基設けられ、且つ、各電子部品供給装置は、前記複数の部品フィーダを並列して装着可能なフィーダマウント、及び、このフィーダマウントを支持する台車を含んで構成され、前記フィーダマウントは、前記部品フィーダが前記吸着ノズルによる電子部品吸着位置となるように、表面実装部品搭載機本体に装着可能であり、且つ、取外し自在とされたことを特徴とする表面実装部品搭載機。 - 請求項１に記載の表面実装部品搭載機における前記２つの位置決め領域のうち、先行種類の基板への電子部品の搭載を終了した位置決め領域における次種類の基板への電子部品搭載を開始する前に、前記次種類の基板への搭載用の電子部品を供給する全部の部品フィーダを、予め、交換用の台車上のフィーダマウントに装着しておき、このフィーダマウント及び台車を含む電子部品供給装置を、電子部品搭載が終了した位置決め領域用の電子部品供給装置と交換して表面実装部品搭載機本体に装着することを特徴とする電子部品供給方法。
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